CN116441309A - 一种热镀锌钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种热镀锌钢的制备方法。所述方法包括：对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却；对第一冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理；采用窄搭接模式对所述冷轧板进行焊接，并控制所述焊接的工艺参数；对焊接后的所述冷轧板进行退火，并控制所述退火的工艺参数，后进行热镀锌以及镀后冷却，得到热镀锌钢。本申请内容解决了现有极限薄规格热镀锌钢板形缺陷较多的技术问题。

Description

一种热镀锌钢的制备方法
技术领域
本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种热镀锌钢的制备方法。
背景技术
为满足汽车行业更安全、更轻量化、更环保需求，先进高强钢得到广泛应用，为了轻量化设计需要，越来越更多的零件设计为极限薄超高强钢，如某车型电池包上盖板，设计采用超常规产线设计极限的极限薄规格超高强钢。
极限薄规格超高强钢生产时时板形缺陷多、控制难度大，常见的有边浪、中浪、C翘和L翘等，且在轧制时出现轧制负荷超产线设计，轧制边裂等问题。板形缺陷对镀锌工序运行稳定性和产品质量的影响较大。
发明内容
本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，以解决现有极限薄规格热镀锌钢板形缺陷较多的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，所述方法包括：
对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却；
对第一冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使所述冷轧后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理；
采用窄搭接模式对所述冷轧板进行焊接，并控制所述焊接的工艺参数；
对焊接后的所述冷轧板进行退火，并控制所述退火的工艺参数，后进行热镀锌以及镀后冷却，得到热镀锌钢。
可选的，所述设定厚度为2.1mm-2.4mm。
可选的，所述对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却之前，还包括：
对铸坯进行热轧，得到热轧板；其中，控制所述热轧板的凸度；
对热轧板进行第二冷却，后卷取，得到所述热轧卷；
所述热轧板的凸度为20μm-40μm。
可选的，所述第一厚度为0.5mm-0.6mm。
可选的，所述保温处理的工艺参数包括：保温温度为500℃-540℃，保温时间为20h-24h。
可选的，所述对冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理，包括：
对冷却后的所述热轧卷进行第一冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第二厚度；
对第一冷轧后的所述热轧卷进行中间退火处理，后进行第二冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，
第二厚度为1.0mm-1.2mm。
可选的，所述中间退火的工艺参数包括：中间退火的温度为640℃-700℃，中间退火的保温时间为8h-10h。
可选的，所述焊接的工艺参数包括：焊接速度为40m/min-50m/min，焊接压力为20KN-30KN。
可选的，所述退火的工艺参数包括：退火温度为760℃-820℃，退火均热段张力为2MPa-10MPa。
可选的，所述镀后冷却的张力为10MPa-30MPa。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该热镀锌钢的制备方法，通过热轧卷厚度控制及冷轧轧制厚度控制，在热轧工序引入保温罩，保障了热轧卷边中的均匀性；合理设计焊接参数、以及退火工艺参数，在生产过程中浪形、厚度精度控制良好，镀锌生产过程稳定，焊缝质量良好，尤其在横向锌层均匀性、力学性能均匀性及镀后板形控制获得非常好的技术效果。实物质量如下：无浪形或浪高＜1.5mm，横向强度差＜30MPa，横向厚度差(最大值-最小值)＜10μm，整卷板面锌层重量差值(最大值-最小值)＜10g/m2。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种热镀锌钢的制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种热镀锌钢的实物图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
第一方面，本申请提供了一种热镀锌钢的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
S1、对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却；
S2、对第一冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使所述冷轧后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理；
S3、采用窄搭接模式对所述冷轧板进行焊接，并控制所述焊接的工艺参数；
S4、对焊接后的所述冷轧板进行退火，并控制所述退火的工艺参数，后进行热镀锌以及镀后冷却，得到热镀锌钢。
在本申请实施例中，通过对热轧卷的厚度控制，有利于后续钢板板型的控制；通过对热轧卷的保温处理，有利于热轧卷的组织均匀稳定性；通过分阶段冷轧以及中间退火，有利于获得最终良好板形及厚度尺寸的冷轧卷；通过焊接参数以及退火参数的控制，以达到消除钢板缺陷的目的。
在本申请实施例中，制备该热镀锌钢的全工艺流程包括将铁水冶炼，以获得冶炼钢水；将所述钢液进行连铸、第一再加热，粗轧、精轧，轧后冷却，卷取，卷取后入保温罩，一次冷轧、罩式退火、二次冷轧，热镀锌，冷却至室温，光整、拉矫。
“第一再加热”包括轧前加热和第一保温的方式进行第一再加热，所述轧前加热的终点温度为1200℃-1300℃，所述第一保温包括以轧前加热的终点温度进行第一保温，所述保温的时间为210min-260min。
本申请实施例中，轧前加热的终点温度为1200℃-1300℃的积极效果是在该温度范围内，促进合金元素均质化，有利于实现均匀的化学组分及获得均匀的热轧中间组织；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，若低将不利于合金元素均质化，若高了将极大的消耗不必要的能源，也导致成本增加。
保温的时间为210min-260min的积极效果是在该时间范围内，能保证合金元素的均质化完全，从而能得到均匀的化学组分和均匀的热轧中间组织；当时间的取值大于或小于该范围的端点值，将导致保温时间过长，影响整体工艺耗时，或保温时间不足，合金元素的均质化无法完全。
该精轧的开轧温度为980℃-1090℃，该精轧的终轧温度为880℃-950℃。
精轧的终轧温度为880℃-950℃的积极效果是在该温度范围内，能保证钢板的微观组织分布均匀，同时保证钢板的性能；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将可能导致钢板的组织分布不均匀，同时过低的轧制温度，将导致热轧板的变形抗力增大，易出现边部开裂，不利于得到良好的组织性能。
“第一冷却”表示将保温后的热轧卷进行冷却至室温，该室温温度为10℃-35℃。
该方法适用于生产抗拉强度超过980MPa级别的热镀锌超高强钢，请参见图2热镀锌钢的实物图，实物质量如下：无浪形或浪高＜1.5mm，横向强度差＜30MPa，横向厚度差(最大值-最小值)＜10μm，整卷板面锌层重量差值(最大值-最小值)＜10g/m2。
在一些实施方式中，所述设定厚度为2.1mm-2.4mm。
“设定厚度”表示热轧卷的厚度，控制该厚度为2.1mm-2.4mm的积极效果：控制后续冷轧工艺，有利于后续板型控制。若该厚度过大，冷轧轧制困难，最终导致冷轧时边裂、浪形；若该厚度过小，可能导致热轧难度大，板形质量控制差。具体地，该厚度可以为2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm等。
在一些实施方式中，所述对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却之前，还包括：
对铸坯进行热轧，得到热轧板；其中，控制所述热轧板的凸度；
对热轧板进行第二冷却，后卷取，得到所述热轧卷；
所述热轧板的凸度为20μm-40μm。
本申请实施例中，热轧卷的凸度为20μm-40μm的积极效果：在该范围内，可以减小边部减薄而引起的同板差。冷轧是按照等比例凸度进行轧制的，热卷凸度大，冷硬卷的凸度也大，最终遗传到镀锌成品上；过小的热卷凸度轧制后可能出现起筋缺陷。具体地，该凸度可以为20μm、25μm、30μm、35μm、40μm等。
该“第二冷却”包括：层流冷却模式和边部加热模式，
在本申请实施例中，该层流冷却的冷却速率为4℃/s-48℃/s，冷却终点温度为500-540℃。卷取的温度为500℃-540℃，其积极效果：在该温度范围内，能保证钢板获得均匀的热轧组织，热轧组织主要为贝氏体和铁素体组织，且卷板宽方向组织呈现较好的一致性；当温度的取值大于该范围的端点最大值，将导致钢卷长度方向和宽度方向的组织分布不均匀，在冷轧过程造成轧制厚度震荡和板形不良等缺陷，当温度的取值小于该范围的端点最小值，将导致钢卷长度方向和宽度方向的组织分布不均匀，在冷轧过程造成轧制厚度震荡和板形不良等缺陷。
设置边部加热器进行温度补偿，控制边部加热温度为38℃-210℃的积极效果：在该温度范围内，能保证钢板横向组织均匀性，当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将导致钢板的组织分布不均匀，不利于轧制过程均匀的塑性变形。
在一些实施方式中，所述保温处理的工艺参数包括：保温温度为500℃-540℃，保温时间为20h-24h。
在本实施例中，采用保温罩对钢板进行保温处理，将卷取后的热轧卷放入保温罩，获得冷轧基料，该保温罩带加热功能。控制该保温罩保温温度为500℃-540℃，保温时间为20h-24h的积极效果：维持该保温温度和保温时间是为了进一步实现组织性能均匀性，有利于轧制过程避免边裂产生，若温度低于该温度或保温时间，达不到保温效果，若高于该温度或保温时间将造成能源浪费，不利于节能降耗。具体地，该保温时间可以为500℃、510℃、520℃、530℃、540℃等，保温时间可以为20h、21h、22h、23h、24h等。
在一些实施方式中，所述第一厚度为0.5mm-0.6mm。
“第一厚度”表示第二冷轧后的钢板厚度，控制该厚度为0.5mm-0.6mm的积极效果：获得最终良好板形及厚度尺寸的冷轧卷。若该厚度过低，将导致二次轧制时压下率过大，轧制力大，边裂甚至断带发生；若该厚度过高，将不满足客户极限薄规格厚度要求。具体地，该第一厚度可以为0.5mm、0.55mm、0.6mm等。
在一些实施方式中，所述对冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理，包括：
对冷却后的所述热轧卷进行第一冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第二厚度；
对第一冷轧后的所述热轧卷进行中间退火处理，后进行第二冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，
第二厚度为1.0mm-1.2mm。
对冷却后的所述热轧卷第一冷轧至第二厚度。控制该厚度为1.0mm-1.2mm的积极效果：原料厚度为2.1-2.4mm，若高于2.4mm将导致冷轧轧制力大，严重时易造成断带，若低于2.1mm，热轧轧制困难，轧制力超负荷。中间冷轧板厚度为1.0-1.2mm，若低于1.0mm，造成冷轧轧制力超负荷，板形不良，若高于1.2mm，将导致二次轧制轧制力过大，不利于获得最终良好板形及厚度尺寸的冷轧卷。具体地，该第二厚度可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm等。
该第一冷轧和第二冷轧均在十八辊单机架往复轧制，并采用微双边浪控制，浪高2mm-6mm，急峻度＜1％，其目的：在该范围内，因为镀锌炉辊带有凸度，运行时带钢中部接触较紧密受力大，中部带钢延伸大，而带钢微双边浪控制，边部受力小延伸小，带钢延伸的长度与炉内张力有关，纵向上中部和边部带钢长度一致时板形控制好，对镀锌工序板形控制有利。
在一些实施方式中，所述中间退火的工艺参数包括：中间退火的温度为640℃-700℃，中间退火的保温时间为8h-10h。
该中间退火的方式为罩式退火，控制该退火的温度为640℃-700℃，退火的保温时间为8h-10h的积极效果：选择该温度范围和保温时间范围，其作用是去除冷轧内应力，使破碎晶粒进一步长大，软化轧硬材料，有利于后续进一步轧制。若低于该保温温度和保温时间，将达不到以上效果，若高于该保温温度和保温时间将造成能源浪费，不利于节能降耗。具体地，该中间退火的温度可以为640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃等，该中间退火的保温时间可以为8h、9h、10h等。
在一些实施方式中，所述焊接的工艺参数包括：焊接速度为40m/min-50m/min，焊接压力为20KN-30KN。
控制焊接速度为40m/min-50m/min，焊接压力为20KN-30KN的积极效果：焊接速度和焊接压力不在此范围将使焊缝质量杯突异常，容易在实际生产时炉内发生焊缝开裂、甚至有断带风险。具体地，该焊接速度可以为40m/min、45m/min、50m/min等，该焊接压力可以为20KN、25KN、30KN等。
在一些实施方式中，所述退火的工艺参数包括：退火温度为760℃-820℃，退火均热段张力为2MPa-10MPa。
控制退火温度为760-820℃的积极效果：这是结合顺稳生产和力学性能要求两方面考虑的，带钢的温度越高，就越容易产生热瓢曲；带钢的厚度越薄，总的抵抗拉伸弯曲的能力越低，越容易产生热瓢曲。在保证板形和性能的条件下，极限薄规格热镀锌带钢应尽可能地降低退火温度，但退火温度过低，抗拉强度无法满足用户要求，同时温度过低内应力无法充分释放，使用时板面也容易出现翘曲。具体地，该退火温度可以为760℃、780℃、800℃、820℃等。
控制退火均热段张力为2MPa-10MPa的积极效果：结合带钢高温拉伸性能结果，炉内均热段张力应在2-10MPa，带钢张力越大越容易发生瓢曲，越小越不容易瓢曲，但带钢在重力作用下，边部下垂严重导致边浪严重，使得镀锌时横向镀层不均、板形差。具体地，该炉内张力可以为2MPa、4MPa、6MPa、8MPa、10MPa等。
在该退火中还控制该炉辊凸度为1μm-4μm，其目的为了防止带钢在炉内跑偏，但过大的辊凸度对板形不利，大凸度中部受力大易造成中浪，过小容易发生炉内跑偏。
在一些实施方式中，所述镀后冷却的张力为10MPa-30MPa。
本申请实施例中，控制热镀锌的镀后冷却段张力10MPa-30MPa的积极效果：避免张力过大，导致C翘，或张力过小未拉平，这两种情况均会出现板形不良导致横向锌层厚度不均。具体地，该张力可以为10MPa、20MPa、30MPa等。在该镀锌工艺中，控制带钢入锌锅温度为460℃-475℃，在该温度范围内适宜镀锌，超出该温度范围容易导致镀锌不良，漏镀等缺陷。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
表1各组别工艺参数
表2热镀锌工艺参数
表3成品卷质量水平
实施例 断带 边裂 瓢曲 浪形 锌层
实施例1 无 无 无 无 优
实施例2 无 无 无 无 优
实施例3 无 无 无 无 优
实施例4 无 无 无 无 优
实施例5 无 无 无 无 优
对比例1 无 有 有 有 不均匀
对比例2 有 有 有 有 不均匀
对比例3 无 有 无 有 不均匀
对比例1热轧后无保温罩工艺，热轧厚度偏厚，热轧卷的凸度过小，冷轧轧制困难，最终导致冷轧时边裂、浪形，同时退火温度偏高，有瓢曲风险，板形控制不良横向镀层均匀性不良；
对比例2热轧厚度偏薄，热轧难度大，板形质量控制差，且保温罩工艺不在所述范围内，一次轧制后无中间退火环节，镀锌生产时焊接参数不在所述范围内。因此生产时边裂、浪形严重，镀锌生产断带和瓢曲风险加大，锌层均匀性控制不良；
对比例3镀锌的退火温度过低，板形控制不良，且镀后冷却张力过大，容易产生边浪，造成锌层均匀性控制不良；
实施例1-5制备出的热镀锌钢具有焊缝质量良好，尤其在横向锌层均匀性、力学性能均匀性及镀后板形控制获得非常好的技术效果，成功解决了现有极限薄规格热镀锌钢板形缺陷较多的技术问题。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热镀锌钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却；
对第一冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使所述冷轧后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理；
采用窄搭接模式对所述冷轧板进行焊接，并控制所述焊接的工艺参数；
对焊接后的所述冷轧板进行退火，并控制所述退火的工艺参数，后进行热镀锌以及镀后冷却，得到热镀锌钢。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定厚度为2.1mm-2.4mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对具有设定厚度的热轧卷进行保温处理，后进行第一冷却之前，还包括：
对铸坯进行热轧，得到热轧板；其中，控制所述热轧板的凸度；
对热轧板进行第二冷却，后卷取，得到所述热轧卷；
所述热轧板的凸度为20μm-40μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一厚度为0.5mm-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保温处理的工艺参数包括：
保温温度为500℃-540℃，保温时间为20h-24h。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述对冷却后的所述热轧卷进行分阶段冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，所述分阶段冷轧包括中间退火处理，包括：
对冷却后的所述热轧卷进行第一冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第二厚度；
对第一冷轧后的所述热轧卷进行中间退火处理，后进行第二冷轧，以使冷却后的所述热轧卷具有第一厚度，得到冷轧板；其中，
第二厚度为1.0mm-1.2mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间退火的工艺参数包括：
中间退火的温度为640℃-700℃，中间退火的保温时间为8h-10h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接的工艺参数包括：焊接速度为40m/min-50m/min，焊接压力为20KN-30KN。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的工艺参数包括：
退火温度为760℃-820℃，退火均热段张力为2MPa-10MPa。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀后冷却的张力为10MPa-30MPa。
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